DE602005002659T2 - System zum bewerten des grads von russladung in reinigungsmitteln - Google Patents

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zum Bewerten des Rußladungszustandes in Reinigungsmitteln, die in eine Auspuffanlage eines Kraftfahrzeugmotors eingebaut sind, dadurch gekennzeichnet, siehe FR-A-2829798 .
  • Ein solcher Motor kann mit Mitteln zur Common-Rail-Einspritzung des Kraftstoffs in die Zylinder desselben versehen sein, in Abstimmung mit mindestens einer Nachspritzung.
  • Bei einer solchen Nacheinspritzung handelt es sich, herkömmlicherweise, um eine Kraftstoffeinspritzung nach dem oberen Totpunkt des betreffenden Zylinders.
  • Diese Einspritzungsmittel sind dazu geeignet, durch Änderung von Parametern der Motorbetriebssteuerung, und zwar bei gleichem Drehmoment, verschiedenartige Regenerationsstrategien umzusetzen, mit Hilfe derer unterschiedliche Wärmestufen in der Auspuffanlage erzielt werden können.
  • So wurden beispielsweise Einspritzungsmittel, die so genannte normale Regenerationsstrategien zur Anwendung bringen, und zwar mit einer Stufe 1, einer Stufe 2 und/oder einer erweiterten Stufe 2, bereits vorgeschlagen.
  • Es ist in der Tat bekannt, dass es zur Gewährleistung der Regeneration von Reinigungsmitteln wie etwa eines Partikelfilters erforderlich ist, dass der Ruß, der in letzterem zurückgehalten wurde, mit Hilfe der Wärme, die vom Motor geliefert wird, sowie des Wärmeüberschusses, der bei der Umwandlung von HC und CO anfällt, verbrannt wird, wobei die Umwandlung an Mitteln erfolgt, die einen Oxidationskatalysator bilden, welcher beispielsweise dem Partikelfilter vorgeschaltet ist.
  • Diese Verbrennung kann durch ein katalytisch wirkendes Element unterstützt werden, welches sich im Ruß selbst befindet und beispielsweise aus einem Regenerationshilfeadditiv stammt, das dem Kraftstoff, welcher dem Motor zugeführt wird, zugesetzt wird, oder aber die Unterstützung erfolgt durch einen Katalysator, der direkt auf die Wände des Partikelfilters aufgebracht wird (katalytisch unterstützter Partikelfilter).
  • Je höher die Wärmestufen sind, die in der Auspuffanlage an der Eintrittsöffnung des Partikelfilters erzielt werden, umso kürzer ist die Regenerationszeit des Filters.
  • Eines der Hauptprobleme bei der Verwendung eines Partikelfilters ist dessen Regeneration. In der Tat kommt es bei Fahrzeugen, die mit einem Partikelfilter ausgestattet sind, zu einem fortwährenden Zusetzen des letzteren mit Schutzpartikeln. Die verschiedenartigen Rückstände, die sich dort ansammeln, können im Wesentlichen aus vier unterschiedlichen Quellen stammen. So können die Rückstände aus metallischen Elementen bestehen, die aus dem Motor oder aus der Auspuffanlage stammen oder auch aus Partikeln, die beim Ansaugen nicht herausgefiltert wurden. Eine andere Art von Rückständen kann aus Aschen bestehen, die aus dem Motorschmiermittel stammen, oder aber aus Aschen, die aus dem Kraftstoff, welcher dem Motor zugeführt wird, stammen. Und schließlich kann eine weitere Art von Rückständen aus den Verbrennungsrückständen eines Regenerationshilfeadditivs bestehen. Die Verwendung derartiger Additive ist in der Tat bekannt, wobei diese dem Kraftstoff, welcher dem Motor zugeführt wird, beigemischt werden, um die Verbrennungstemperatur des Rußes, welcher im Partikelfilter zurückgehalten wurde, abzusenken.
  • Wenn der Partikelfilter derart konzipiert ist, dass ein Regenerationshilfeadditiv zur Förderung zur Verbrennung des Rußes zum Einsatz kommt, sammeln sich diese vier Bestandteile im Filter an. Falls ein solches Additiv nicht verwendet wird, wie beispielsweise im Falle von Partikelfiltern, die imprägniert oder katalytisch unterstützt sind, finden sich nur drei dieser Bestandteile im Filter, wodurch das Rückstandsvolumen, was sich bei einer gegebenen Kilometerleistung ansammelt, verringert wird.
  • Unabhängig vom angewandten Konzept kommt es indes zu einen allmählich fortschreitenden Zusetzen des Partikelfilters, womit das Volumen, welches für die Partikeleinlagerung zur Verfügung steht, abnimmt. Daher ist es zum Aufrechterhalten der thermomechanischen Stabilität des Filters erforderlich, diesen Filter immer häufiger zu regenerieren, was beispielsweise im Falle einer Regeneration mit Hilfe von Nacheinspritzungen oder mittels eines Brenners zum einen dazu führt, dass sich der Kraftstoffmehrverbrauch, welcher auf den Partikelfilter zurückzuführen ist, erhöht, sowie zum anderen zu einer Verdünnung des Motorschmieröls durch den nachträglich eingespritzten Kraftstoff, was wiederum die Gefahr eines Motorschadens mit sich bringt.
  • Darüber hinaus zieht die Verringerung des Nutzvolumens, das zur Einlagerung des Rußes zur Verfügung steht, stetig zunehmende Verluste der Aufnahmefähigkeit im Eintrittsbereich des Filters nach sich, wodurch sich der Kraftstoffverbrauch des Fahrzeug außerhalb der Regenerationsphase erhöht und die Gefahr eines Motorschadens besteht, wenn beispielsweise der Differenzdruck im Eintrittsbereich des Filter zu stark wird und zu einer erneuten Öffnung der Ventile führt.
  • Es ist daher erforderlich, den Filter nach Erreichen einer bestimmten Kilometerleistung zu regenerieren, und zwar wenn das Volumen, welches für die Einlagerung der Partikel zur Verfügung steht, zu gering wird.
  • Zwei Fahrzeuge, welche die gleiche Anzahl an Kilometern zurückgelegt haben, können in Abhängigkeit vom Fahrprofil des jeweiligen Fahrzeugs sehr unterschiedliche Mengen an Rückständen angesammelt haben. Beispielsweise werden im innerörtlichen Verkehr bei einem durchschnittlichen Kraftstoffverbrauch von 10 Litern auf 100 Kilometer 67% mehr Rückstände aus der Verbrennung des Additivs erzeugt als auf Landstraßen bei einem durchschnittlichen Verbrauch von 6 Litern auf 100 Kilometern. Es ist daher erstrebenswert, die Häufigkeit, mit welcher der Partikelfilter regeneriert wird, zu optimieren, und zwar indem der Ladungszustand dieser Art von Reinigungsmitteln besser bewertet wird.
  • Die Erfindung hat also die Aufgabe, diese Probleme zu lösen.
  • Zu diesem Zwecke stellt die Erfindung ein System bereit, welches dazu bestimmt ist, den Rußladungszustandes in Reinigungsmitteln, die in eine Auspuffanlage eines Kraftfahrzeugmotors eingebaut sind, zu bewerten, wobei das System dadurch gekennzeichnet ist, dass es Mittel zur Bestimmung des Fahrprofils des Fahrzeugs, Mittel zur Bestimmung einer Masse an elementarem Kohlenstoff, die vom Motor in Abhängigkeit vom festgestellten Fahrprofil ausgestoßen wird, Mittel zum Kumulieren dieser elementaren Massen während des Motorbetriebs, um eine Gesamtmasse zu erhalten, Mittel zum Berechnen des Aschenvolumens im Motorschmieröl, Mittel zum Berechnen des Aschenvolumens im Kraftstoff, der dem Motor zugeführt wird, Mittel zum Berechnen des Nutzvolumens der Reinigungsmittel, wobei das Gesamtvolumen dieser Mittel in neuem oder gereinigtem Zustand sowie die zuvor berechneten Volumina an Aschen und Rückständen zu Grunde gelegt werden, sowie Mittel zum Berechnen des Ladungszustandes der Reinigungsmittels, wobei die Gesamtmasse, das Nutzvolumen und die maximale Dichte der Ablagerungen auf den Reinigungsmitteln zu Grunde gelegt werden, aufweist.
  • Gemäß weiteren kennzeichnenden Eigenschaften weist das Bewertungssystem darüber hinaus folgendes auf:
    • – Mittel, welche dazu dienen, die bestimmte elementare Masse in Abhängigkeit von der Temperatur der Kühlflüssigkeit des Motors und vom Atmosphärendruck zu korrigieren;
    • – Mittel, die dazu dienen, das Volumen an Verbrennungsrückständen eines Additivs zu berechnen, welches dem Kraftstoff, welcher dem Motor zugeführt wird, beigemischt wird, und die mit den Mitteln zur Berechnung des Nutzvolumens verbunden sind;
    • – Mittel, die dazu dienen, den berechneten Ladungszustand mit Schwellenwerten für eine geringe, eine geringe bis mittlere, und eine mittlere bis hohe Ladung zu vergleichen, um Information über einen geringen, geringen bis mittleren, mittleren bis hohen oder hohen Ladungszustand der Reinigungsmittel zu liefern;
    • – Mittel, die dazu dienen, die Temperatur im Vorfeld der Reinigungsmittel zu messen, sowie Mittel, die dazu dienen, diese mit einem Schwellenwert für die spontane Regeneration der Reinigungsmittel zu vergleichen, um dann eine spontane Regeneration der Reinigungsmittel zu detektieren, wenn die Temperatur im Vorfeld des Filters diesen Wert für eine zuvor festgelegte Zeitdauer überschreitet;
    • – die Reinigungsmittel umfassen einen Partikelfilter;
    • – der Partikelfilter ist katalytisch unterstützt;
    • – die Reinigungsmittel umfassen eine NOx-Falle;
    • – die Reinigungsmittel sind mit einer SCR-Formulierung durchtränkt, welche eine CO/HC-Oxidation gewährleistet;
    • – der Kraftstoff weist ein Additiv auf, welches dazu bestimmt ist, sich gemeinsam mit den Partikeln, denen es beigemischt wird, auf den Reinigungsmitteln abzulagern, um deren Regeneration zu erleichtern;
    • – der Kraftstoff weist ein Additiv auf, welches eine NOx-Falle bildet; und
    • – der Motor ist mit einem Turbolader verbunden.
  • Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei diese Beschreibung lediglich als Beispiel aufzufassen ist. Es zeigen:
  • 1 eine schematische Übersichtsdarstellung, welche den Einbauort der Reinigungsmittel in eine Auspuffanlage eines Kraftfahrzeugmotors erläutert; und
  • 2 eine schematische Übersichtsdarstellung, welche den Aufbau und die Betriebsweise eines erfindungsgemäßen Bewertungssystems erläutert.
  • Genauer gesagt sind in der 1 Reinigungsmittel dargestellt, die mit dem allgemeinen Bezugszeichen 1 bezeichnet sind und beispielsweise einen Partikelfilter umfassen, der in eine Auspuffanlage 2 eines Kraftfahrzeugmotors 3 eingebaut ist, wobei es sich bei letzterem zum Beispiel um einen Diesel handeln kann.
  • Dieser Motor ist beispielsweise mit Mitteln zur Common-Rail-Kraftstoffeinspritzung verbunden, welche mit dem allgemeinen Bezugszeichen 4 bezeichnet sind und deren Betrieb mittels eines Steuergerätes, welches mit dem allgemeinen Bezugszeichen 5 bezeichnet ist, gesteuert wird, wobei das Steuergerät derart ausgelegt ist, dass es verschiedene Steuerungsstrategien zur Anwendung bringen kann, die in den Speichermitteln gespeichert sind, die mit dem allgemeinen Bezugszeichen 6 bezeichnet sind und mit dem Steuergerät 5 in Verbindung stehen.
  • Die Aufgabe des erfindungsgemäßen Systems besteht darin, den Rußladungszustand der Reinigungsmittel zu jedem Zeitpunkt zu genau wie möglich abzuschätzen.
  • Zu diesem Zwecke ist es erstrebenswert, den Ladungszustand zu bewerten und festzustellen, ob die Masse an Kohlenstoff, die im Filter vorhanden ist, ausreicht, um beispielsweise eine vollständige Regeneration des Filters zu gewährleisten, oder ob sie zu hoch ist und folglich die Gefahr besteht, dass die Reinigungsmittel oder sogar die Stabilität des Motors Schaden nehmen.
  • Das Prinzip des erfindungsgemäßen Bewertungssystems besteht darin, die Masse an elementarem Kohlenstoff, welche der Motor ausgestoßen hat, zu berechnen, und zwar für die jeweils gerade geltenden Fahrbedingungen des Fahrzeugs, diese elementaren Massen zu kumulieren, das heißt, die Emissionen des Motors an der Quelle über den Zeitraum hinweg zu integrieren, das Nutzvolumen des Filters unter Berücksichtigung der Schmutzladung desselben zu berechnen, und zwar unter getrennter Behandlung der verschiedenartigen Rückstände, die insbesondere aus dem Additiv stammen, und dann den Ladungszustand des Filters zu berechnen, woraufhin diese Information beispielsweise von den Modulen zum Auslösen einer Regeneration des Filters verarbeitet wird.
  • Es können ebenfalls Kennwerte berechnet werden, die für den Wartungsdienst des Herstellers bestimmt sind.
  • In 2 ist dieser Bewertungsvorgang erläutert.
  • Im erfindungsgemäßen System ist es das Steuergerät 5, welches diese Bewertung vornimmt und daher Mittel zur Bestimmung des Fahrprofils des Fahrzeugs aufweist. Diese Mittel sind in der 2 mit dem allgemeinen Bezugszeichen 10 bezeichnet. Jedem identifizierten Fahrprofil (i) wird eine Masse an elementarem Kohlenstoff zugeordnet, welche zum Beispiel aus einer Tabelle mit elementaren Emissionen, die im Vorfeld bestimmt wurden, stammt.
  • Auf diese Weise entspricht jedem identifizierten Fahrprofil eine Masse an elementarem Kohlenstoff, die über den Berechnungszeitraum hinweg für das Fahrprofil durchschnittlich ausgestoßen wird, wobei die Berechnung von den Mitteln, die in dieser Figur mit dem allgemeinen Bezugszeichen 11 bezeichnet sind, vorgenommen wird.
  • Anschließend wird diese elementare Masse durch die Korrekturmittel, die mit dem allgemeinen Bezugszeichen 12 bezeichnet sind, korrigiert, und zwar in Abhängigkeit von der Temperatur der Kühlflüssigkeit des Fahrzeugmotors gemäß der Aufzeichnung durch die Mittel 13, vom Atmosphärendruck Patmo gemäß den Werten, welche die Aufzeichnungsmittel 14a liefern, sowie von der Temperatur der Außenluft gemäß den Werten, welche die Aufzeichnungsmittel 14b liefern.
  • Die elementare Masse wird also gemäß dem folgenden Zusammenhang korrigiert: Korrigierte elementare Masse (i) = Korrektur Wassertemperatur·Korrektur Höhenmessung·Korrektur Temperatur Außenluft·elementare Masse
  • Die Korrektur kann also in Form einer Kurve vorgenommen werden, die in Abhängigkeit von der Temperatur der Kühlflüssigkeit aufgezeichnet wird, sowie einer Kurve, die in Abhängigkeit von der Temperatur der Außenluft aufgezeichnet wird, und einer Kurve, die in Abhängigkeit vom Atmosphärendruck aufgezeichnet wird.
  • Die Auswertung der Korrekturen kann anhand von Bezugszyklen, die zuvor festgelegt wurden, erfolgen. Das Ziel dieser Korrektur besteht darin, für das Ausmaß der Zunahme der Emissionen unter wechselnden Temperatur← und Druckbedingungen eine realistische Größenordnung zu erhalten.
  • Für den Fall, dass der Fahrer sein Fahrzeug systematisch außerhalb normaler Bedingungen betreibt, muss die Vorrichtung zum Anzeigen der Ladung in der Tat verhältnismäßig objektiv bleiben, wobei die Toleranz beispielsweise in der Größenordnung von 10% der tatsächlich aufgelaufenen Masse liegen muss.
  • Anschließend werden diese elementaren Massen kumuliert. Dazu wird nach jedem Zeitabschnitt tsec eine neue Masse an elementaren Kohlenstoff gemäß dem folgenden Zusammenhang integriert: Gesamtmasse (t) = elementare Masse Σ n(n)
  • Dieser Kumulationsvorgang wird mit Hilfe der Mittel, die in der 2 mit dem allgemeinen Bezugszeichen 15 bezeichnet sind, durchgeführt.
  • Es wird ebenfalls das Volumen an Verbrennungsrückständen eines Additivs berechnet, wobei dieses Additiv, sofern es denn Verwendung findet, dem Kraftstoff, welcher dem Motor zugeführt wird, beigemischt wird, sowie das Aschenvolumen des Motorschmieröls und das Aschenvolumen des Kraftstoffs, der dem Motor zugeführt wird.
  • Zu diesem Zwecke wird zum einen die Menge an Aschen, die aus dem Schmiermittel und aus dem Kraftstoff stammen, abgeschätzt, und zwar unabhängig von der Bauweise des Partikelfilters, das heißt, beispielsweise für einen katalytisch unterstützten Partikelfilter, einen imprägnierten Partikelfilter, einen unbeschichteten Partikelfilter ohne Additiv oder einen Partikelfilter mit Additiv, und zum anderen die Menge an Verbrennungsrückstände des Additivs, welche für einen Partikelfilter, der katalytisch unterstützt oder imprägniert oder unbeschichtet ohne Additiv ist, gleich null ist. Die Menge an metallischen Rückständen, die aus dem Motor und aus der Auspuffanlage und aus Partikeln, die beim Ansaugen nicht herausgefiltert wurden, stammen, kann als vernachlässigbar angesehen werden, wie durch die Untersuchung mehrere Rückstandsproben bestätigt wurde.
  • Die Masse der Schmiermittelaschen, die sich im Filter angesammelt haben, hängt vom Ölverbrauch der Motorschmierung und vom Aschengehalt des verwendeten Schmiermittels ab. Um diese Berechnung zu vereinfachen, wird davon ausgegangen, dass der Fahrer während der gesamten Lebensdauer des Fahrzeugs das vom Hersteller empfohlene Öl verwendet, das heißt, dass dessen Aschengehalt konstant bleibt. Die Abschätzung der Aschenmasse des Öls kann daraufhin auf verschiedene Art und Weise erfolgen. Es ist somit möglich, einen im Vorfeld für das Fahrzeug festgestellten Ölverbrauchswert zu verwenden, wobei dieser Wert von der jeweiligen Motor/Fahrzeug-Nutzung abhängt.
  • Weiterhin ist es möglich, ein Integrationsmodell zu verwenden, welches den Ölverbrauch in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen des Motors, und zwar typischerweise in Abhängigkeit von der Drehzahl und vom Drehmoment des Motors, ohne Zeitverzug berücksichtigt.
  • Weitere, komplexere Modelle, welche die Zusammensetzung des Öls, das heißt beispielsweise dessen Gehalt an Phosphor, an Calcium, an Kalium usw., sowie die Ölqualität oder einen Kennwert für den Wartungszustand des Öls berücksichtigen, sind ebenfalls denkbar, um die Menge an Aschen, die sich im Partikelfilter angesammelt haben, abzuschätzen.
  • Wenn eine typische Zusammensetzung eines Öles herangezogen wird, wird die Masse an Aschen in Abhängigkeit von der Art der Verbindungen, die bei der Verbrennung des Öles entstehen, berechnet, zum Beispiel findet sich der Phosphor im Filter in Form PO4 wieder, das Zink in Form von ZnO und das Calcium in Form CaSO4 usw.
  • Die Masse der Aschen, die aus dem Kraftstoff stammen und sich im Filter ansammeln hängt direkt vom Kraftstoffverbrauch des Fahrzeuges und vom Aschengehalt des Kraftstoffs ab. Um die Berechnung zu vereinfachen, wird davon ausgegangen, dass der Aschengehalt des Kraftstoffs unabhängig von der Versorgungsquelle, aus welcher der Kraftstoff bezogen wird, konstant bleibt. Der einfachste Berechnungsansatz für die Menge an Aschen aus dem Kraftstoff besteht darin, eine Integrationsfunktion zu verwenden, welche den momentanen Verbrauch mit dem Aschengehalt des Kraftstoffs sowie mit dem Zeitschritt zur Berechnung des momentanen Verbrauchs multipliziert.
  • Im Falle der Verwendung eines Additivs hängt die Rückstandsmasse, die aus diesem Additiv stammt und sich im Filter angesammelt hat, von der Menge an Additiv ab, die in den Kraftstofftank eingespritzt wurde. Es gibt ebenfalls mehrere Möglichkeiten zur Abschätzung dieser Masse. Es kann beispielsweise die Information bezüglich der eingespritzten Additivmenge, die vom Steuergerät, welches das Dosiersystem des Additivs steuert, stammt, Verwendung finden, aber es kann ebenfalls der kumulierte Kraftstoffverbrauch seit der Erstinbetriebnahme des Fahrzeugs berücksichtigt werden, wobei letzterer mit dem Nennwert für die Dosierung des Additivs multipliziert wird.
  • In der untenstehenden Tabelle sind die verschiedenen Begriffsbestimmungen für die Formelzeichen, die in den folgenden Zusammenhängen verwendet werden, aufgeführt:
    Bezeichnung Beschreibung Einheit
    V0 Gesamtvolumen des Partikelfilters im Neuzustand l
    Ölverbr. Ölverbrauch des Motors pro Kilometer l/km
    ρRückst. Dichte der Rückstände, die aus dem Additiv und dem Schmiermittel stammen g/l
    Öffnungsverhältnis Anteil des Stirnfläche, die für die Filtration der Partikel und die Einlagerung der Rückstände zur Verfügung steht –
    KAdditiv Verhältnis zwischen der Masse der Additivrückstände und der Masse an verwendetem Additiv (Dosierung) –
    ρÖl Dichte des Öles g/l
    KKraftstoff Verhältnis zwischen der Masse der Aschen, die aus dem Kraftstoff stammen, und der Masse an verwendetem Additiv –
    Aschenanteil Anteil der Rückstände, die aus der Verbrennung des Schmiermittels stammen %
    Fahrleistung seit Partikelfilter Neuzustand Zurückgelegte Strecke seit sich der Partikelfilter im Neuzustand oder im gereinigten Zustand befand km
    Gesamtmenge Additiv Masse an Additiv, die eingespritzt wurde seit sich der Partikelfilter im Neuzustand oder im gereinigten Zustand befand
    Freies Volumen Mindestvolumen, das für die Einlagerung von Partikeln zur Verfügung steht l
  • Hinsichtlich des Additivs können im erfindungsgemäßen System Mittel 16 vorgesehen sein, mit Hilfe derer die eingespritzte Gesamtmenge an Additiv bestimmt werden kann, sowie Mittel 17 zur Berechnung des Volumens der Verbrennungsrückstände dieses Additivs gemäß folgendem Zusammenhang: Volumen der Rückstände (t) = Gesamtmenge an Additiv (t)·KAdditiv/Öffnungsverhältnis·ρRückst.
  • Im erfindungsgemäßen System sind ebenfalls Mittel 18 zur Berechnung des Aschenvolumens des Motorschmieröls gemäß folgendem Zusammenhang vorgesehen: Aschenvolumen Öl = Ölverbr.·ρÖl·Fahrleistung seit Partikelfilter Neuzustand·Aschenanteil/(100·Öffnungsverhältnis·ρRückst.)
  • Die Variable Fahrleistung seit Partikelfilter Neuzustand entspricht der Strecke, die das Fahrzeug zurückgelegt hat seit sich der Partikelfilter im Neuzustand oder im gereinigten Zustand befand, wobei diese Variable durch das Zählmittel 19 bestimmt wird.
  • Im erfindungsgemäßen System sind ebenfalls Mittel zur Berechnung des Aschenvolumens des Kraftstoffs, welcher dem Motor zugeführt wird, vorgesehen, wobei diese Mittel mit dem allgemeinen Bezugszeichen 20 bezeichnet sind und für diese Berechnung auch die Gesamtmenge an verwendetem Additiv heranziehen, und zwar gemäß dem folgenden Zusammenhang: Aschenvolumen Kraftstoff (t) = Gesamtmenge an Additiv (t)·KKraftstoff/(Öffnungsverhältnis·ρRückst)
  • Sämtliche dieser Informationen werden anschließend von Mitteln zum Berechnen des Nutzvolumens der Reinigungsmittel verwendet, wobei das Gesamtvolumen dieser Mittel in neuem oder gereinigtem Zustand sowie die zuvor berechneten Volumina an Aschen und Rückständen zu Grunde gelegt werden.
  • Mittel sind in der 2 mit dem allgemeinen Bezugszeichen 21 bezeichnet und berechnen das Nutzvolumen anhand folgenden Zusammenhangs: Nutzvolumen (t) = V0 – Volumen der Rückstände (t) – Aschenvolumen Öl – Aschenvolumen Kraftstoff
  • Diese verschiedenartigen Informationen können ebenfalls, wie übrigens bekannt ist, verwendet werden, um Wartungskennwerte zu berechnen, die es zum Beispiel ermöglichen, dem Kunden anzuzeigen, dass eine Wartungstätigkeit am Partikelfilter auszuführen ist, wenn das Nutzvolumen einen zuvor festgelegten unteren Grenzwert erreicht.
  • Weiterhin werden die Informationen, die sich auf die Gesamtmasse und auf das Nutzvolumen beziehen und gemäß den obigen Angaben berechnet werden, von den Mitteln, die zur Bestimmung des Ladungszustandes der Reinigungsmittel dienen und in der 2 mit dem allgemeinen Bezugszeichen 22 bezeichnet sind, verwendet, um mittels des folgenden Zusammenhangs den Ladungszustand zu berechnen: Ladungszustand % (t) = Gesamtmasse (t)/(Nutzvolumen (t)·max. Dichte)
  • Falls bei der Regeneration Schwierigkeiten auftreten, ist es möglich, dass die Beladung des Filters infolge einer Häufung von fehlgeschlagenen Regenerationen 100% übersteigt.
  • In dieser Formel steht max. Dichte für die maximale Dichte der Ablagerungen auf den Reinigungsmitteln.
  • Dieser Ladungszustand wird anschließend an Mittel 23 übermittelt, welche dazu dienen, den berechneten Ladungszustand mit Schwellenwerten für eine geringe, eine geringe bis mittlere, und eine mittlere bis hohe Ladung, wie sie in der 2 mit dem allgemeinen Bezugszeichen 24 bezeichnet sind, zu vergleichen, um Information über einen geringen, geringen bis mittleren, mittleren bis hohen oder hohen Ladungszustand der Reinigungsmittel zu liefern.
  • Weiterhin sollte darauf hingewiesen werden, dass das erfindungsgemäße Bewertungssystem Mittel aufweisen kann, welche dazu dienen, die Temperatur im Vorfeld der Reinigungsmittel zu messen, und welche in dieser Figur mit dem allgemeinen Bezugszeichen 25 bezeichnet sind, und welche dazu dienen, diese Temperatur in Vergleichsmitteln 26 mit einem Schwellenwert für die spontane Regeneration der Reinigungsmittel zu vergleichen, um dann eine spontane Regeneration der Reinigungsmittel zu detektieren, wenn die Temperatur im Vorfeld des Filters diesen Wert für eine zuvor festgelegte Zeitdauer überschreitet, und um eine entsprechende Information an die Mittel 22 zur Bewertung des Ladungszustandes zu liefern.
  • Ebenso kann in der Wartungsabteilung des Herstellers ein Neustart (RESET) veranlasst werden, falls der Partikelfilter gereinigt oder ersetzt wurde.
  • Selbstverständlich sind auch andere Ausführungsformen denkbar. Insbesondere können andersartige Ausführungsformen der Reinigungsmittel vorgesehen sein.
  • So können beispielsweise die Reinigungsmittel und die Mittel, welche einen Oxidationskatalysator bilden, in ein und dasselbe Element eingebaut werden und sich insbesondere auf demselben Substrat befinden.
  • Beispielsweise ist ein Partikelfilter, der auch eine Oxidationsfunktion ausübt, denkbar.
  • Diese Reinigungsmittel können weiterhin mit einer SCR-Formulierung durchtränkt werden, welche eine CO/HC-Oxidation auf herkömmliche Art und Weise gewährleistet.
  • Ebenso ist auch eine NOx-Falle denkbar, welche zugleich eine solche Oxidationsfunktion ausübt, und zwar unabhängig davon, ob die Falle mit einem Additiv arbeitet oder nicht.
  • Diese Oxidations- und/oder NOx-Fallenfunktion kann beispielsweise von einem Additiv, welches dem Kraftstoff beigemischt wird, ausgeübt werden.
  • In diesem Fall kann der Kraftstoff in der Tat ein Additiv aufweisen, welches dazu bestimmt ist, sich gemeinsam mit den Partikeln, denen es beigemischt wird, auf den Reinigungsmitteln abzulagern, um deren Regeneration zu erleichtern.
  • Ebenso kann der Motor mit einem Turbolader verbunden sein oder nicht.

Claims (12)

  1. System zum Bewerten des Rußladungszustandes in Reinigungsmitteln (1), die in die Auspuffanlage (2) eines Kraftfahrzeugmotors (3) eingebaut sind, dadurch gekennzeichnet, dass es Folgendes aufweist: – Mittel (10) zur Bestimmung des Fahrprofils des Fahrzeugs, – Mittel (11) zur Bestimmung einer Masse an elementarem Kohlenstoff, die vom Motor ausgestoßen wird, und zwar in Abhängigkeit vom festgestellten Fahrprofil, – Mittel (15) zum Kumulieren dieser elementaren Massen während des Motorbetriebs, um eine Gesamtmasse zu erhalten, – Mittel (18) zum Berechnen des Aschenvolumens im Motorschmieröl, – Mittel (20) zum Berechnen des Aschenvolumens im Kraftstoff, der dem Motor zugeführt wird, – Mittel (21) zum Berechnen des Nutzvolumens der Reinigungsmittel, wobei das Gesamtvolumen dieser Mittel in neuem oder gereinigtem Zustand sowie die zuvor berechneten Volumina an Aschen und Rückständen zu Grunde gelegt werden, und – Mittel (22) zum Berechnen des Ladungszustandes der Reinigungsmittels (1), wobei die Gesamtmasse, das Nutzvolumen und die maximale Dichte der Ablagerungen auf den Reinigungsmitteln zu Grunde gelegt werden.
  2. Bewertungssystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es darüber hinaus Mittel (12, 13, 14) aufweist, welche dazu dienen, die bestimmte elementare Masse in Abhängigkeit von der Temperatur der Kühlflüssigkeit des Motors, von der Temperatur der Außenluft und vom Atmosphärendruck zu korrigieren.
  3. Bewertungssystem gemäß den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es darüber hinaus Mittel (17) aufweist, die dazu dienen, das Volumen an Verbrennungsrückständen eines Additivs zu berechnen, welches dem Kraftstoff, der dem Motor zugeführt wird, beigemischt wird, und die mit den Mitteln (21) zur Berechnung des Nutzvolumens verbunden sind.
  4. Bewertungssystem gemäß einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es darüber hinaus Mittel (23) aufweist, die dazu dienen, den berechneten Ladungszustand mit Schwellenwerten (24) für eine geringe, eine geringe bis mittlere, und eine mittlere bis hohe Ladung zu vergleichen, um Information über einen geringen, geringen bis mittleren, mittleren bis hohen oder hohen Ladungszustand der Reinigungsmittel zu liefern.
  5. Bewertungssystem gemäß einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es Mittel (25) aufweist, die dazu dienen, die Temperatur im Vorfeld der Reinigungsmittel zu messen, sowie Mittel (26), die dazu dienen, diese mit einem Schwellenwert für die spontane Regeneration der Reinigungsmittel (1) zu vergleichen, um dann eine spontane Regeneration der Reinigungsmittel zu detektieren, wenn die Temperatur im Vorfeld des Filters diesen Wert für eine zuvor festgelegte Zeitdauer überschreitet.
  6. Bewertungssystem gemäß einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungsmittel (1) einen Partikelfilter umfassen.
  7. Bewertungssystem gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Partikelfilter katalytisch unterstützt ist.
  8. Bewertungssystem gemäß einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungsmittel (1) eine NOx-Falle umfassen.
  9. Bewertungssystem gemäß einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstoff ein Additiv aufweist, welches dazu bestimmt ist, sich gemeinsam mit den Partikeln, denen es beigemischt wird, auf den Reinigungsmitteln abzulagern, um deren Regeneration zu erleichtern.
  10. Bewertungssystem gemäß einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstoff ein Additiv aufweist, welches eine NOx-Falle bildet.
  11. Bewertungssystem gemäß einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungsmittel (1) mit einer SCR-Formulierung durchtränkt sind, die eine CO/HC-Oxidation gewährleistet.
  12. Bewertungssystem gemäß einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor mit einem Turbolader verbunden ist.
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